纳米材料与技术课程教学质量提升策略

岳兰 

（贵州民族大学 材料科学与工程学院，贵州 贵阳 550025）

摘要：针对纳米材料与技术课程理论教学中存在的问题，通过精心编辑教学内容、改革教学方法、引入多样化的教学形式以及完善考核评价等教学改革，充分激发学生的学习主动性，拓展学生的前沿科学视野，培养学生的综合能力、创新思维以及敢于攻坚的科学精神，从而有效提升课堂教学质量。

关键词：纳米材料与技术;教学质量;人才培养

中图分类号： G642.0  文献标识码：A

Promotion Strategy of teaching quality for Nanomaterials and Technology Course

YUE Lan¹

(School of Materials Science and Engineering, Guizhou Minzu University, Guiyang 550025, China)

Abstract: In order to solve the problem existing in the teaching of nanomaterials and technology course, the teaching innovation, including renewal of teaching contents, optimization of teaching methods, the multiplicate designment of teaching form and improvement of teaching evaluation,   have been proceeded in the paper. This teaching innovation can inspire students’ innovation and enthusiasm for study of knowledge, enhance students’ scientific literacy, as well as cultivate students’ comprehensive ability and determination of overcome difficulties, which helps to improve the teaching quality of course in the end.

 Key words: nanomaterials and technology; teaching quality; talent cultivation

0引言

21世纪以来，纳米材料与技术的发展为新材料的开发注入了新活力，其对信息、能源、生物、环境、医学、国防等高科技领域影响深远，是未来新技术发展的重要源泉^[1-3]。因此，纳米材料与技术作为高校材料类本科专业学生的一门专业选修课，是学生掌握纳米材料与技术的基本概念、技术方法、基础理论和发展趋势的主要方式，也是培养学生创新能力和科研素养的重要途径^[4,5]。然而，多年的教学中却面临如下问题：①教学内容缺乏时效性，关于学生情感教育的课堂内容设计更是甚少关注；②教学方法和形式单一，仍以教师讲授为主，无法激发学生深入学习，学生常常停留于布鲁教学目标分类法^[6]中较低的认知层次——记忆和理解；③考核评价方式不全面(往往以期末试卷和出勤为主)，无法反映出学生真实的学习效果，使课堂上充斥了一批来上课更想要的是为了“获取学分”的“混校生”。因此，本文结合长期的教学经验，从课程内容、教学形式、教学方法和考核评价进行了有益的改革，以提高本课程的教学质量。

1 丰富课程内容激发学生学习兴趣

1.1引入最新科研成果不断更新课程内容

随着纳米科技的发展，新材料、新现象和新理论层出不穷。根据纳米科技呈现的新成果，结合社会发展需求和材料类本科学生的培养目标，应不断审视课程内容，吐故纳新，引入前沿性的新知识：①本课程在量子效应、小尺寸效应、表面效应等知识点的安排上相关教材上的实例普遍较少，不利于学生对知识点的深入理解；②对于特殊结构纳米材料的介绍，书本上仅局限于单一的介孔材料；③纳米科技发展史的介绍中以文字叙述为主，缺乏生动性和趣味性。因此，在上述内容中，引入一些国际知名期刊(如:Nano Letters, Nanostructured Materials, Journal of Nanoparticle Research等)报道的研究成果实例和研究进展，补充和提升教学内容，同时这些研究实例以生动的动画或图片辅助呈现还有效激发学生的求知欲。

1.2巧设课程内容促进情感教育

我们应该承认教师的职责不仅仅局限于知识的传授，还应注重学生情感教育 ^[7]。因此，本课程在纳米材料的发展史介绍的内容设计上，着重于介绍纳米材料的来源以及促进纳米技术发展的重大研究成果，从深层面上吸引学生，提高学生内在持久的学习积极性。例如，为了激发学生勇于创新的能力，在课程引入时展现“费曼设想”这个例子来告诉同学们很多科学的原创是来自于大胆的想法；同时，为了让学生感知科学问题的突破过程，依据时间顺序，以图文并茂的形式对纳米科技发展中的突破性进展(如：原子力显微镜的发明、纳米操纵的实现、碳纳米管的发现和量子磁盘的研制等)进行介绍，实现学生热爱科学、勇于创新和敢于攻坚的精神情感升华。

2改进教学方法促进主动学习

在教法上注重贯彻“寓教于乐”和“少教多学”两项原则。实践表明，学生在积极愉快的情绪下，学习效率会大大提高，并最大限度地激发其创造性^[8]。因此，在教学中注重将知识性与趣味性相结合，激发学生对课程的热爱。同时，打破大学课堂教师“一言堂”注入式的传统教学方式，转向启发学生主动探究和自主学习。例如，在引入“纳米材料”这一概念时，通过一段纳米涂层应用的视频激发学生的好奇心；随后，教师给出该纳米涂层想法来源于同学们熟悉的自然现象——出淤泥而不染的荷花，让学生感知：知识服务于生活，并来源于生活；最后，通过设置“自然界中还有哪些天然的纳米材料？”这一问题让学生尝试讨论，为了弄明白怎样的材料才能被称为纳米材料，学生会积极主动投入到 “纳米材料”这一重点知识的学习中。

3多样化的教学形式促进深入学习

3.1开展专题讨论巩固新知

将全班同学分成若干小组(3-4人组成)，在课堂上针对某一专题开展了小组讨论这种新的教学形式。小组讨论的专题内容由教师针对课程重难点知识的内容来形成专题。在学生学习完相应的知识之后，教师给出对应的专题，让小组成员课后查阅资料。下一次课的课堂上各小组成员间先进行讨论，由一名成员作为代表来汇报本小组讨论的结果。最终，由各小组间互评，教师点评和总结以实现全班同学对新知识的理解和巩固。相比传统教学中让学生完成课后练习来巩固新知识，专题讨论的方式更能激发学生自主学习、分析问题以及团队协作的能力。

3.2理论联系实践揭开抽象知识的面纱

纳米材料与技术作为涉及材料学、物理学、化学、生物学等多个学科领域的一门新兴学科，课程中往往涉及较为抽象的知识点。为了让学生深入理解这部分知识，教学中我们通过“理论联系实践”来辅助。例如：①对“小尺寸效应”这一抽象概念的引入，课堂上通过多举实例(如：实例1-纳米金属微粒呈黑色，实例2-纳米晶金属微粒化后熔点发生变化，实例3-纳米陶瓷呈现良好的韧性)，引导学生尝试用所学知识来解释所观察的实验现象，最终用新的知识修正原有的观念。即通过设计 “列举实例——发现问题——归纳新知”的探究过程来化解“小尺寸效应”这一知识点。②关于“一维纳米材料的制备策略”的理解，教学中则以一维纳米材料的典型代表——纳米丝、纳米棒和纳米管为例，介绍其具体的制备方法使学生理解并归纳出“一维纳米材料的制备策略”中涉及的六种思路。这样的教学形式让学生摆脱了完全依赖教师对知识讲深讲透的心理，使学生成为教学的主体，学生通过融合已有知识来建设理解的层次结构，实现了学生学习专业课程的再创造过程。

3.3利用网络资源拓展科学视野

当今信息大爆炸的时代，学会运用认知工具探究知识、学会分析和解决问题的本领显得越来越重要^[9]。因此，课程中针对性地选择知识点让培养学生运用网络资源进行自主学习的能力。例如，对于“纳米材料与纳米技术的应用”这一章的课程内容，教学中不拘泥于课本，而是让每一位同学结合自身兴趣，通过互联网、数据库等网络资源来调研某一具体纳米材料或纳米技术的应用现状。最终每一位同学需要以科技论文的形式来呈现其调研结果，并以PPT汇报的形式在课堂上分享。该教学过程充分调动了学生的学习主动性，拓展学生知识面和科学视野，还培养学生充分利用信息资源的自我学习能力、科技写作能力和表达能力。

4完善考核评价方式，避免“混校生”充斥课堂

传统考核方式主要以出勤、形式统一的平时作业和期末试卷为主。事实上，这种评价方式不仅不能真实反映出学生的学习效果，还导致不少只关注学分的“混校生”充斥课堂。为此，我们引入多元化的考核方式，包括“平时学习态度”、“专题小组讨论”以及“科技论文撰写+PPT汇报”三大部分组成。其中，“平时学习态度”部分是通过每一位同学的出勤和课堂提问互动情况来总体评价；“专题小组讨论”部分则由小组成员和教师根据组员在专题讨论环节呈现的整体素质情况来综合评价；“科技论文撰写+PPT汇报”部分则是每一位学生根据教师指定的题目(如：调研某一种纳米材料或纳米技术的应用现状)自己独立完成作业，教师根据学生撰写的科技论文的规范性、内容的充实性、汇报的逻辑表达性、PPT设计美观程度等方面进行综合评价。通过上述多元化考核模式，激发出学生学习的主动性，避免了传统考核方式中部分学生仅靠“抄袭平时作业”、刷“出勤率”以及“期末考试前的死记硬背”来“混”学分的现状。

5结语

本文以提升纳米材料与技术课程教学效果为目标，从教学内容、教学方法、教学形式和考核评价等方面进行教学改革。通过“引入最新科研成果不断更新课程内容”以及“巧设内容促进学生情感教育”两方面来精心编辑教学内容以激发学生的学习热情，培养其勇于创新、敢于攻坚的科研精神；全面贯穿“寓教于乐”和“少教多学”的教学原则，引入多样化的教学形式(如：“开展专题讨论巩固新知”、“理论联系实践揭开抽象知识的面纱”和“利用网络资源拓展科学视野”)激励学生学习主动性，拓展学生的知识面，培养学生的综合能力；通过完善考核评价方式，避免了只关注学分的“混校生”充斥教学课堂。通过上述教学改革，有效提升了课堂教学质量。

参考文献(References)：

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[7]李洪波, 周佳. 从“到课率”到“上座率”建构“以学生为中心”的课堂教学[J].黑龙江高教研究, 2014, (2) : 160-162.

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作者简介：岳兰（1982—），女，湖北孝感人，博士，副教授，研究方向：半导体薄膜材料及器件。

基金项目：2016 年度国家自然科学基金项目“新型柔性银基透明导电多层膜用于非晶氧化物薄膜晶体管中源/漏电极的研究”（ 61504031）；2014 年度贵州省科学技术基金项目“新型透明非晶氧化物沟道层薄膜材料的研究”（黔科合LH字[2014]7388）。

 文稿来源：教育教学论坛编辑部 网址：www.jyjxlt.com